Портал функционирует при финансовой поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям.

Ответы и решения. Что видим? Нечто странное!

Леонид Ашкинази, Наталия Сьянова

Фото Леонида Ашкинази.
Фото: Andreas Praefcke/Wikipedia/CC-BY-3.0.
Наука и жизнь // Иллюстрации

Ножницы с коробочкой

(См. «Наука и жизнь» № 4, 2019 г.)

Это необычное устройство полтора-два века назад применяли для снятия нагара со свечи.

При горении расплавленный излучением пламени материал свечи капиллярными силами поднимался по фитилю и испарялся. При этом фитиль тоже подвергался действию большого потока излучения и обугливался. Но то, что получалось, не могло сгореть, потому что находилось не в окислительной среде — фитиль был окружён расплавленным веществом свечи, и в этот расплав кислород воздуха не проникал. Сальные свечи давали больше нагара, более поздние — спермацетовые, стеариновые и парафиновые — всё меньше и меньше. То, что оставалось от фитиля, то есть нагар, приходилось удалять, тем более что горючий материал свечи расходовался и фитиль надо было время от времени укорачивать. Для снятия нагара применялись щипцы (фото внизу), которые на концах имели нечто вроде ложек для захвата нагара. Некоторые модели имели режущую часть для укорочения фитиля и часть для захвата нагара (фото в середине), и, наконец, самая сложная и эффективная модель, приведённая на верхних фотографиях, имела режущую часть и прямо над ней — ёмкость для нагара.

В наше время снимать нагар со свечек не приходится благодаря остроумному решению, возникшему ещё к концу XIX века: фитиль сделали асимметричным, витым. В результате по мере сгорания он отклоняется в сторону, его кончик попадает в кислородную зону пламени и сгорает.

Геометрия на столе

См. статью «Что видим? Нечто странное! Геометрия на столе».

Геометрия, как видно из названия, возникла из-за потребности в измерении земли, в частности — её площади. Иногда потребность измерить площадь возникает не в поле и не на лугу, а на столе — когда у нас есть чертёж, рисунок либо плоский предмет сложной формы. Один из вариантов — аккуратно вырезать предмет по контуру (перед этим обрисовать его на бумаге) и взвесить. Метод хорош тем, что относительно легко оценить погрешность результата — она примерно равна отношению точности резания к размеру чертежа, но неудобен тем, что сам чертёж уничтожается, а ксерокс нужного формата не всегда бывает под рукой. Кроме того, надо ещё вырезать и взвесить один квадратный сантиметр той же бумаги, чтобы перевести результат из веса в площадь. Другой вариант — сделать чертёж на клетчатой бумаге или снять на такую бумагу копию и посчитать «квадратики». Метод плох тем, что его погрешность оценить труднее; кроме того, при подсчёте может возникать систематическая погрешность из-за необъективности того, кто производит измерение. Квадратик, который вошёл частично, учитывают как половину, но иногда трудно определить, вошёл он частично или полностью.

Известен ещё и третий способ, для которого существует специальный прибор — планиметр. Пусть у нас имеется чертёж детали сложной формы, кусок ткани, план земельного участка, морского залива — не важно чего, но есть контур, площадь которого надо измерить. Представьте себе, что на плоскость чертежа поставлена неподвижная опора (при большом контуре — внутри, при маленьком — вне контура), на которой закреплена рейка, и рейка может вращаться вокруг опоры. На рейке есть деления, и можно отмечать расстояния от опоры до контура. На конце рейки — ролик, ось которого направлена вдоль рейки, поэтому при повороте рейки ролик катится по поверхности, а при смещении ролика вдоль рейки — не катится, а скользит. Специальный механизм считает обороты ролика, то есть его смещение в направлении, перпендикулярном рейке, и если умножить расстояние от опоры до ролика на это смещение, мы получим удвоенную площадь треугольника, имеющего высотой — длину рейки, а основанием — смещение ролика поперёк рейки. Если поворачивать рейку на маленькие углы, то вся площадь разобьётся на треугольники, вершины которых будут на опоре, высоты будут показаниями на рейке, а основания — смещениями вдоль контура. Площадь фигуры будет суммой площадей всех треугольников, то есть половиной произведения высоты на основание. Это если опора стоит внутри контура; если опора стоит вне контура, то при обводе контура показания сначала растут (считается площадь, охватываемая дальней от опоры частью контура), а потом уменьшаются (вычитается площадь, охватываемая ближней к опоре частью контура). Однако при таком способе измерения человеку пришлось бы вручную перемножать и суммировать.

Полярный планиметр типа показанного на фотографиях был создан Якобом Амслером (Германия) в 1854 году. Он состоит из двух рычагов — полюсного 1 и обводного 4, соединяемых шарниром 8. Полюс планиметра (массивный цилиндр 2 с иглой, втыкаемой в бумагу) в процессе измерения площади остаётся неподвижным. На конце длинного плеча обводного рычага укреплён шпиль 3 (или лупа с «прицелом» в виде креста в её центре), которым обводят контур измеряемой площади. На коротком плече обводного рычага крепится каретка с мерным колесом 6, опирающимся на поверхность бумаги, и счётным механизмом. Когда обводной шпиль 3 (или крестик на лупе) перемещается по линии контура перпендикулярно рычагу, мерное колесо 6 катится по бумаге. Результат показывается на циферблате 7, а нониус 5 позволяет отсчитывать доли оборота. Система построена так, что перемножать и складывать вручную не требуется, показания счётчика оборотов ролика пропорциональны площади, охваченной контуром. С теорией работы прибора именно такой конструкции можно ознакомиться в любом учебнике геодезии.

Рисунок предоставлен Леонидом Ашкинази.

Если дома, среди старых вещей, или на улице вам встретится загадочный объект, сфотографируйте его и пришлите снимок. Наши эксперты постараются рассказать о назначении объекта и привести его название. Или же это сделает кто-то из читателей, увидев ваше фото в журнале.


Случайная статья


Другие статьи из рубрики «Ответы и решения»